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AE/30senso.doc/27/08/99

PROPRIETES SENSORIELLES DES DENREES ET LEURS MODIFICATIONS

Les propriétés sensorielles ou organoleptiques d’une denrée (couleur, flaveur, texture) sont:

- des propriétés importantes, qui déterminent l'appétence (attrait des denrées pourle consommateur, incitation à s'alimenter, appétit)

- des critères d'appréciation importants pour le consommateur, qui déterminent sonchoix (identité, fraîcheur, qualité, etc.).

- des critères de contrôle du producteur de denrées alimentaires, lui permettant defournir au consommateur un produit qui lui plaît (critères d'appréciation) etqui possède des caractéristiques constantes d'aspect, de goût, de couleur,etc.

Appréciation des propriétés sensorielles et additifs éventuellement ajoutés pour les modifier:

Propriété Mode d'appréciation Additifs

- couleur colorimétrie (analyse de couleur !) colorants

- saveur ) examen organoleptique exhaust. de goût ) flaveur (dégustation) édulcorants- odeur ) arômes

- consistance viscosimétrie (liquides) émulsifiants (texture) pénétrométrie (solides) gélifiants/

épaississants

- température thermométrie

3.1 Couleur et colorants

3.1.1 La couleur

Le consommateur accorde une très grande importance à cette propriété sensorielle (il estbien connu qu'il "mange avec les yeux", mais il "achète aussi avec les yeux"), qu'il utilisepour apprécier:

- l'identité/authenticité des denrées (vins, yogourts aux fruits)

- la qualité (fruits, légumes, viandes)

- la fraîcheur (fruits, légumes, viandes)

L'industrie est ainsi obligée de normaliser (standardiser) la couleur de certainespréparations (concentré de tomate, quel que soit le degré de maturité des fruits travaillés,

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boissons aux jus de fruits, flan caramel). Pour cela, il est nécessaire de mesurer la couleurde manière objective et reproductible.La spectrophotométrie est pratiquement inutilisable (elle est limitée aux solutions limpides,les informations contenues dans un spectre sont trop complexes).

La couleur d’une denrée est mieux appréciée par son analyse trichromatique.

Analyse trichromatique (colorimétrie): par réflexion, plusieurs standards définis, dont celuide la CIE (Commission internationale de l'éclairage):

- source de lumière à utiliser = illuminant C

- 3 couleurs fondamentales imaginaires ( X rouge, Y vert et Z bleu ultra-saturés)dont les combinaisons (quantités X, Y et Z) permettent de reconstituer la couleur den'importe quel spectre de lumière réfléchie par un objet; à noter que le stimulus Ycorrespond exactement à la courbe de visibilité de l'oeil ainsi la valeur Y d'unecouleur donne directement son intensité lumineuse physiologique (quantité Yappelée luminance)

- "espace des couleurs" défini avec les paramètres x, y et z [x + y + z = 1] avec pointcentral (C) achromatique (blanc-gris-noir) et enveloppe définie par les couleurs des

rayonnements monochromatiques (sauf pour les pourpres/violets), 3ème dimensionavec luminance Y pour définir un "volume des couleurs"l'analyse trichromatique consiste à déterminer pour une couleur les quantités X, Y (=luminance) et Z des 3 couleurs fondamentales X, Y et Z (par exemple, par 3

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mesures de lumière réfléchie sur un colorimètre à 3 filtres), de calculer x = X/X+Y+Zet y = Y/X+Y+Z et de reporter ces valeurs sur le diagramme de chromaticité.

- sur le diagramme de chromaticité, chaque point défini par ses coordonnées et par les paramètres plus pratiques suivants:

luminance (intensité physiologique de la couleur, par rapport au blanc pur =100 % et noir absolu = 0 %)

longueur d'onde dominante (intersection droite C-X avec la courbeenveloppe)

pureté (par rapport à couleur d'un rayonnement monochromatique pur) =100.CX/CA (en %)

Exemples: Couleur Luminance Long. d'onde dom. Pureté

rouge sang 17 % 600 nm 65 % chocolat 5 586 30 vert olive 14 572 45

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3.1.2 Les colorants

Parmi les substances qui colorent les denrées alimentaires, on peut distinguer 4 catégories:

a. col. naturels chlorophylles, anthocyanes, myoglobine (viande) naturellement présents ou ajoutés (additifs) (limite ingrédients-additifs) jus de betterave rouge, jus de sureau (ingrédients)

extrait de Tagetes erecta, de paprika (additifs)

b. col. "naturels de synthèse" ß-carotène (additifs) ("synthétiques identiques aux naturels")

c. col. naturels modifiés chlorophylline cuivrique (additifs)

d. col. artificiels [tartrazine = E 102], Ponceau 4R [E 124] (additifs)

déclaration des additifs: "colorants" (+ identité ou code CE)

a) Colorants se trouvant naturellement dans les denrées et ceux utilisés comme additifs

- Myoglobine (hémoglobine)

Pigments des viandes, dont les fonctions biologiques chez l'animal sont le transportde l'oxygène par le sang (hémo-) et le stockage de l'oxygène dans le muscle(myoglobine). Les structures sont analogues:

NFe

N

N N

N

NHGlobine

CH3

CH3

H3C

H3C

CH

HC

CH2

H2C

H2C CH2 CH2H2C COOHHOOC

H2O

- hème (anneau porphyrinique avec 4 cycles pyrrole et atome de fer-II

hexacoordiné), Fe2+-protoporphyrine

- globine (protéine associée au Fe de l'hème par liaison de coordination avec un desatomes de N du cycle imidazole de l'histidine), env. 17 kdal

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- myoglobine = 1 hème + 1 globine / hémoglobine = 4 hèmes + 4 globines

- sixième liaison de coordination disponible pour fixer des molécules comme l'eau,l'oxygène, le monoxyde d'azote [NO], le monoxyde de carbone [CO], l'ion cyanure

[CN-]

Le comportement chimique de la myoglobine détermine les propriétés de couleur dela viande (contribution de l'hémoglobine insignifiante):

2 réactions en compétition:

- fixation de l'oxygène ("oxygénation"): oxymyoglobine rouge vif (surface dela viande fraîche, max = 542 nm), par rapport à la myoglobine pourpre

(intérieur du muscle, max = 555 nm):

--------->

Mb2+ + O2 <--------- MbO22+

- oxydation du Fe-II en Fe-III: metmyoglobine brune (couleur peuappétissante des viandes crues conservées de manière inadéquate, max =

505 et 635 nm, incapable de fixer l'oxygène):

------>

Mb2+ + H+ + 1/4 O2 <------ MetMb3+ + 1/2 H2O

réducteurs naturels/ajoutés

L'oxydation est favorisée par une faible pression partielle d'oxygène,optimum vers 1-20 mm Hg, cette altération pourrait logiquement êtreprévenue par l'emploi de matériaux d'emballage perméables à l'oxygène.Point de vue incorrect, car la viande fraîche dispose d'un système réducteurqui régénère la myoglobine à partir de la metmyoglobine (identique à celuiqui régénère l'hémoglobine à partir de la methémoglobine dans lesérythrocytes ?), il est préférable d'utiliser un emballage imperméable àl'oxygène pour éviter d'épuiser la capacité naturelle de réduction.

N.B.: conservation illicite [de la couleur rouge] de la viande hachée avecl'acide ascorbique ou des sels de l'acide sulfureux (réducteurs "exogènes")

- la cuisson opère la dénaturation de la globine (protéine) avec oxydation du Fe-II enFe-III: ferrihémochrome brun (couleur habituelle des viandes cuites)

- (dans des conditions réductrices - hydrogène naissant/réaction métal-acide:formation de ferrohémochrome, sans oxydation du Fe-II: rose)

Dans la technologie des produits de charcuterie, pour assurer la conservation et stabiliserune couleur rose-rouge: salaison (souvent associée au fumage, jambon, lard, saucissesdiverses): traitement avec du sel de saumure, NaCl avec nitrite [sel nitrité] ou nitrate deNa/K:

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- nitrite s'oppose au développement de bactéries toxinogènes anaérobies(Clostridium botulinum)

- nitrate réduit en nitrite par l'action des systèmes enzymatiques de la florebactérienne

- conversion du nitrite en monoxyde d'azote [NO], qui s'associe à la myoglobine pourformer la nitrosylmyoglobine rouge clair (Fe-II), stable vis-à-vis de l'oxydation de Fe-II en Fe-III

<----

Mb2+ + NO ----> MbNO2+ [rouge clair]

également:

<------

MetMb3+ + NO ------> MetMbNO3+ [rouge clair]

- lors de la cuisson, la dénaturation de la globine forme le nitrosyl-ferrohémochrome,encore coloré en rose-rouge clair (couleur des salaisons cuites).

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- Chlorophylles:

Structure aussi porphirinique

N N

R

MgN N

COOCH3

CH2

CH2O

COO phytyl

I II

IV III

R = CH3

(Chlorophylle a)

R = CHO(Chlorophylle b)

Pigment végétal (photosynthèse) qui, dans les fruits est graduellement dégradé encours de maturation

- avec démasquage des carotènes/flavonoïdes: virage au jaune/orange/rouge(oranges, pommes, abricots, etc.)

- avec biosynthèse des carotènes: virage au rouge (tomate [lycopène]) anthocyanes: virage au rouge (raisin rouge)

Existe sous 2 formes (a avec R = -CH3 [vert-bleu] et b avec R = -CHO [vert-jaune])

avec, en général: a:b = 2-3:1

Dégradations de la chlorophylle

La dégradation in vitro peut se faire selon plusieurs voies:

chlorophylles

-phytolMgR

COOCH3

COOC20H39

MgRCOOCH3

COOH

chlorophyllides

COOHR

COOCH3

phéophorbide

-Mg

milieuacide

phéophytines

COOC20H39

RCOOCH3 -Mg

++

-phytolmilieuacide

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- (1) élimination de Mg2+: phéophytines a et b (vert olive-brun), conséquence detraitements thermiques en milieu acide (conserverie), remèdes:

- traitements thermiques brefs à haute température, à pH env. 7(neutralisation à NaHCO3)

- auparavant: reverdissage des légumes en conserve avec des sels de Cu(cf. Pline, 1er siècle AC, déjà) [catalyse de la dégradation de la vit. C] ou deZn

- (2) hydrolyse de la fonction ester (phytyle): chlorophyllides a et b (vert) sous l'effetde l'enzyme endogène chlorophyllase inactivée par le blanchiment (remède)

en plus, en milieu acide: perte de Mg2+: phéophorbides a et b (vert olive), cf.processus de fermentation (cornichons, concombres)

- (3) oxydation: ouverture du système cyclique: produits incolores (photooxydation,enzymes comme lipoxygénases [pois, blanchiment], lipides oxydés [R-OOH]).

Denrée Traitement chlorophylles chlorophyllides phéophytines phéophorbides % a b a b a b a b

haricots - 49 25 0 0 18 8 0 0 bl. 4'/100° 37 24 0 0 29 10 0 0

épinards - 48 20 26 7 bl. 20'/116° 4 4 82 27 1,6'/138° 28 16 48 11

concombres - 67 33 0 0 0 0 0 0 fermentés 6 j. 4 7 3 5 10 3 47 15

24 j. 0 0 0 0 16 7 57 28

haricots blanchis 8-9 % 2 mois/-18° 68-83 %

Colorants pour emploi alimentaire

- chlorophylles: liposolubles, (reste phytyle C20), peu stables

- *chlorophylles-Cu-II: Mg2+ remplacé par Cu2+, liposolubles, couleur avivée,stabilisée

- *chlorophyllines-Cu-II: Mg2+ remplacé par Cu2+, fonctions esters saponifiées,hydrosolubles (sels de Na, K)

[* considérés comme colorants artificiels par législation CH]

Le sulfate de cuivre (II) ajouté dans certaines conserves de légumes (épinards, asperges) et fruits (kiwis) agit comme agent reverdissant par formation in situ de chorophylle cuivrique.

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- Carotènes, caroténoïdes:

β-carotène

Lycopène

HO

OH

Lutéine

Capsantéine

O

O

Canthaxanthine

CHO

β-apo-8'-caroténal

HO

O

OH

O

Violaxanthine

O

OH

O

OH

COOR

HOOCBixineNorbixine R = CH3 (bixine)

R = H (norbixine)

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Pigments végétaux extrêmement répandus, pratiquement tous fruits et légumes,également pigments animaux (crustacés marins, crevettes, crabes [sous forme dechromoprotéine bleue/verte avant la cuisson, qui dénature la protéine], poissons àchair rose/orange [saumon, via crevettes ou via aliment contenant des colorantsnaturels de synthèse pour l'élevage])

Palette de couleurs: jaune-orange-rouge (pas de nuance violette)

Chimie très complexe, de manière très succincte:

- carotènes: hydrocarbures C40 avec 11-13 doubles liaisons C=C la plupart

conjuguées, géométrie all-trans à l'état naturel, isomérisation (milieu acide, lumière):modification du spectre d'absorption dans le visible (complexe, triplet entre 420 et520 nm) donc de la couleur [et des propriétés pro-vitaminiques A]

- caroténoïdes: dérivés oxygénés (aussi désignés xanthophylles) avec fonctionsalcool, cétone, époxyde, hétérocycle oxygéné, toujours C40

- représentants à chaînes plus courtes:

- bixine (C24) du rocou (Bixa orellana), anatto, di-acide carboxylique, mono-

ester méthylique, liposoluble

- norbixine: produit de la saponification de la bixine, sous forme de sels deNa, K comme colorant hydrosoluble (Cheddar cheese)

- crocine (C20): colorant du safran [étamines de Crocus sativus] sous forme

de di-ester du gentiobiose [glucopyranosyl-(1,6)-glucopyranose],hydrosoluble, le di-acide carboxylique est la crocétine

- propriétés caractéristiques:liposolubles (à l'exception de la norbixine et de la crocine)très sensibles à:

- oxydation (simple exposition à O2 de l'air))

- dégradation photochimique- milieu acide: isomérisation trans - cis

Colorants pour emploi alimentaire

- naturels: extraits de Tagetes erecta - lutéine (E 161b)huile de palme [rouge] - ß-carotène (E 160a)extrait de rocou (annato) - bixine, norbixine (E 160b)extrait de paprika - capsanthéine, capsorubine (E 160c)tous en réalité peu utilisés

- synthétiques identiques aux naturels (ß-carotène, canthaxanthine - E 160g, ß-apo-8' caroténal- E 160e, ß-apo-8' caroténate de Me/Et - E 160f) comme colorantsliposolubles (margarines, mayonnaise, [beurre]) et comme colorants pseudo-hydrosolubles [formulations dispersables dans l'eau, granules de colorantsencapsulés dans de la gélatine] (boissons de table, glaces), coloration indirecte(aliments pour poules pondeuses [oeufs bien jaunes-orange], aliments pour saumond'élevage [chair bien rose-orange] avec canthaxanthine/astaxanthine)

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- Anthocyanes (E 163)colorants rouges, bleus et violets hydrosolubles. Les anthocyanes sont des glycosidesformés de l'association d'un sucre et d'un aglycone appelé anthocyanidine.

a) pelargonidineb) cyanidinec) péonidined) delphinidinee) pétunidinef) malvidine

R = R' = HR = OH, R' =HR = OCH3, R' = HR = R' = OHR = OCH3, R' = OHR = R' = OCH3

5

+

sucre

OH

R'

R

HO

OH

O

OH

Antocyanidines

Les anthocyanes ne peuvent être extraits de que de fruits ou légumes cosmestibles, telsque fraises, mûres, framboises, cassis, myrtilles, sureau, raisin (oenocyanine).

- Bétanine (E 162)colorant hydrosoluble rouge extrait de la betterave, formé de l'association d'un sucre(glucose) et l'un aglycone appelé bétanidine.

RO

HO N

CHCH

N

COO-

COOHHOOC

H

R = C6H11O5 (β-D-glucopyranosyl)

Le jus de betterave rouge est communément utilisé comme agent de coloration (yogourtsaux fraises par exemple) mais n'est pas considéré comme un additif par la législation maiscomme un ingrédient

- Curcumine (E 100)colorant jaune extrait du rhizome de curcuma

CH CH CO

CH2

COCHCH

H3CO

HO

HO

H3CO

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- Riboflavine ou vitamine B2 (E 101)colorant jaune, en général de synthèse; existe aussi sous forme de phosphate deriboflavine, hydrosoluble.

N

N

NH

N O

O

CH2(CHOH)3CH2OH

H3C

H3C

- Acide carminique (E 120)colorant rouge extrait d'un insecte Coccus cacti, colorant naturel considéré comme artificielpar la législation car ne se trouvant pas naturellement dans les denrées.

HOOC

HO

CH3 O

O

OH

OH

OH

O

H

CH2OH

H

OH

OH

H

H

OH

CCCCCH

b) Colorants artificiels

Colorants qui n'ont aucune relation avec la nature, création de l'homme à partir de la fin dusiècle passé (chimie des dérivés du benzène/goudrons du gaz de houille [Teerfarbstoffe]).

Autorisés avec de plus en plus de parcimonie, en nombre limité (CH: 10, non compris lecaramel, noir de carbone, dérivés Cu-II des chlorophyll(es)(ines)) (USA: encore moins, et cene sont pas les mêmes).

Très grande prudence depuis la découverte des propriétés fortement cancérigènes dujaune de beurre (utilisé comme tel au début du siècle):

(CH3)2N N=N(azoïque, liposoluble)p-diméthylamino-azobenzène

Etudes toxicologiques très sérieuses (comités mixtes FAO/OMS: JECFA, FDA aux USA)avant l'approbation pour l'emploi alimentaire/cosmétique (contact avec lapeau/muqueuses).

Les colorants effectivement autorisés font partie des catégories chimiques suivantes :

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N=N

HO

-O3S

SO3-

Jaune orangé S(Tartrazine, Azorubine, Amarante, Ponceau 4R, Noir brillant BN)

Bleu patenté V(Vert acide brillant BS)

-O3S

HO

NEt2

+NEt2

-O3S

O-O

COO-

I

II

I

OErythrosine

N

O

N

O

SO3--O3S

Indigotine(Jaune de quinoléine)

- colorants azoïques sulfonés (hydrosolubles): jaune orangé S - E 110,[anciennement tartrazine - E 102, actuellement interdite en Suisse], azorubine - E122, amarante - E 123, Ponceau 4R - E 124, noir brillant BN - E 151 [bis-azo]

- colorants "triarylméthane" sulfonés (hydrosolubles): bleu patenté V - E 131, vertacide brillant BS - E 142

- colorants xanthéniques, dérivés de la fluorescéine: érythrosine - E 127 (sel de Na,hydrosoluble)

- colorants "indigoïdes" sulfonés (hydrosolubles): jaune de quinoléine - E 104,indigotine [indigo sulfoné] - E 132.

Propriétés caractéristiques:

- tous hydrosolubles (plus de colorant artificiel liposoluble ou pigment, sauf pour lescosmétiques)

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- gamme de couleurs: jaune - noir avec [mélanges] toutes les couleurs et nuancesintermédiaires [jaune + rouge + vert = brun]

- potentiel de provoquer des pseudo-allergies chez le consommateur sensibilisé(surtout tartrazine, maintenant interdite) et aussi amarante, mais est-ce le colorantlui-même ou des impuretés ?

Applications aussi limitées que possible:

- articles de biscuiterie- desserts (flans, crèmes)- conserves de fruits (cerises, érythrosine)- articles de confiserie, sucreries- glaces (tendance à emploi de col. synth. identiques aux naturels)- sirops (certains, menthe, grenadine)- boissons de table/limonades (col. synth. identiques aux naturels)- confitures (rare, en pratique), etc.

Problème des impuretés:

- attention très particulière vouée à:

- métaux toxiques: Pb, Hg, As, Cr (catalyseurs)

- amines fortement cancérigènes:

NH2

NH2

β-naphtylamine

4-aminodiphényle

benzidine NH2H2N

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Exemple de la synthèse du jaune orangé S

HO3S NH2

NaNO2/H+

NH2

H2SO4-O3S N2

+ (I)

OH H2SO4OH

-O3S

(II)

(I) + (II)Milieu alcalin

-O3S N N

HO

SO3-

-O3S N N NH SO3-

3.2 Odeur et arômes

L’odeur (arôme) est avec la saveur deux propriétés (pratiquement) indissociables quiforment la flaveur. La flaveur est aussi difficile à dissocier de la texture/consistance et de latempérature.

« Conception globale » des propriétés sensorielles d’odeur, saveur et consistance:

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3.2.1 L’odeur

Cette propriété est associée à des sites qui se trouvent dans la cavité nasale

Sites récepteurs: dans la cavité nasale, env. 100 000 000 sites (Moncrieff). 13 à 20 typesde sites (selon les auteurs) pour caractériser env. 10 000 odeurs distinctes.

Sensibilité très élevée, réponse pour 109 molécules dans le cas le plus favorable(allylmercaptan CH2=CH-CH2-SH), sensibilité encore 100x plus élevée chez le

chien.

Théories de la perception, d'intérêt académique, notamment:

Amoore: 7 odeurs primaires avec sites spécifiques à géométrie bien définie (clé-serrure)

Davies: approche thermodynamique, principe de la perforation de la membrane(interface phase aqueuse membrane lipidique), relation odeur-énergie libred'adsorption dans un système simulateur à 2 phases.

Relations structure - odeur pratiquement impossible à établir. Pour s'en convaincre: sériedes acides carboxyliques aliphatiques:

acide odeur

HCOOH âcre, piquante

CH3COOH âcre, vinaigre

butyr. (4:0) rance, encore acide

caproïque (6:0) bouc

palmit. (16:0) savon, faible

3.2.2 Approche descriptive des arômes

Cette approche descriptive analytique se limite aux arômes les plus importants du point devue pratique.

constatation n°1 l'arôme d'une denrée est lié à une faible quantité desubstances odorigènes, en gros: de 1 à 1000 mg/kg.

constatation n°2 l'arôme d'une denrée est lié généralement à un grand nombrede substances (mélanges complexes)

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Denrée Quantité Nombre de sub. composantestotale identifiées inconnues(mg/kg) ___________ (sép. non iden)

veau rôti 50 270 250café 50 468 (541) 500oignon 900 96 ?framboise 1,7 95 120fraise 10 324 ?ananas 11,3 59 ?fr. passion 12 194 50

NB: ? car il est souvent impossible de déterminer si un composant volatild'une denrée participe ou non à l'arôme.

constatation n°3 notre odorat réagit avec une sensibilité extrèmement variable

Exemples Seuils de perception (mg/l dans l’eau)

éthanol 100maltol 35vanilline 0,02nootkatone (grapefruit) 0,001méthylmercaptan 0,000 02 (20 ng)

NB: les composants significatifs d'un arôme ne peuvent être que ceux dontles teneurs dépassent les seuils de perception (postulat invérifiable)

définition de la "valeur d'arôme" (Aromawert) AX pour un composant X

[X] dans la denréeAX = -------------------------------

seuil percep. de X

exemple : arôme de "chips" (0,1 % d'arômes dans l'huile)

composant proportion seuil de valeurds l'arôme perception arôme (%) (µg/kg huile) _______

méthional 2,0 0,2 100 000phényl-2 éthanal 18,0 22 8 180méthyl-3 butanal 5,0 13 3 850méthyl-2 butanal 7,4 140 530hexanal 2,1 120 175tr. nonène-2 al 1,5 150 100

conclusion: le méthional est de loin le composant le plus"aromatiquement" significatif, le seul méthional simuleacceptablement l'arôme de "chips".

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NB: le méthional est formé par dégradation de Strecker de la méthionine:Me-S-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH -----------→ Me-S-CH2-CH2-CHO

constation n° 4 en fonction de leurs caractéristiques, les arômes des denrées(simples) peuvent être divisés en 4 catégories:

groupe 1 l'arôme est déterminé essentiellement par UNE substance ,les autres composants ne contribuent que secondairement("arrondissement")

substances déterminante: "character impact compound" (CIC)

exemples: banane, grapefruit, citron (fruits)cresson (légumes)vanille, anis (épices)

groupe 2 l'arôme est déterminé par plusieurs substances dont l'une estparticuliérement importante (CIC)

exemples pomme Golden delicious, framboise (fruits)céleri, tomate (légumes)la plupart des épices

groupe 3 l'arôme est déterminé par un relativement grand nombre desubstances, sans CIC (arôme qu'il est encore possible de reconstituerpar composants de synthèse)

exemples: ananas, abricot, pêche (fruits)café, thé, pain frais, viande rôtie

groupe 4 l'arôme est déterminée par un très grand nombre desubstances, il n'est pas possible de le simuler, même avec desmélanges complexes de composants

exemples cacao, bièrefraise (fruits)

3.2.3 Les substances aromatisantes

Les arômes sont des préparations concentrées, isolées de matières végétales ou animalesà propriétés aromatisantes (aromates) ou synthétisées, utilisées pour conférer une flaveur(saveur + odeur) aux denrées.

Globalement, on peut faire la distinction entre :

- arôme naturel:

obtenu exclusivement par des procédés physiques à partir de matières végétales ouanimales, ou de denrées alimentaires aromatiques.

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En règle générale, les extrait d'arômes naturels sont composés d'un grand nombre desubstances

Prenons l'exemple de la vanille

CHO

OH

OCH3

vanilline

CHO

OH

p-hydroxybenzaldéhyde

Un extrait naturel de vanille est composé principalement de vanilline, mais aussi d'autresaldéhydes (p-hydroxybenzaldéhyde, pipéronal, protocatéchique, anisique..) ainsi que desalcools (vanillique, p- hydroxybenzylique..) et acides (vanillique, p-hydroxybenzoïque,protocatéchique..).

Dans ce type d'arôme, c'est la vanilline qui est la substance déterminante (ou CIC), lesautres composants ne contribuent que secondairement ("arrondissement").

Signalons que dans la vanille, la vanilline se trouve sous forme d'un glycoside(associée au glucose sous la forme d'un ß-vanilline-D-glucopyranoside) qui estinodore, et qui est hydrolysé lors du processus de fermentation du fruit par voieenzymatique (voir chapitre Glucides)

- arôme naturel renforcé:

c'est un arôme naturel auquel a été ajouté, en quantité limitée, un ou plusieurs de leurspropres constituants.

Dans notre exemple, il s'agirait d'un extrait de vanille dont on a renforcé la flaveur enajoutant une certaine quantité de vanilline de synthèse.

- arôme synthétique-identique-au-naturel:

mélange de substances aromatiques simples identiques aux naturelles, isolées de produitsnaturels par voie chimique ou obtenus synthétiquement

Dans le cas particulier de l'arôme vanille, la vanilline de synthèse constitue à elle seule unarôme synthétique-identique-au-naturel. (Dans la plupart des autres cas, un mélange deplusieurs substances sera nécessaire pour obtenir un arôme de synthèse reconstitué).

- arôme artificiel:

c'est une simulation d'un arôme avec une ou plusieurs substances de synthèse, quin'existent pas dans la nature.L'éthylvanilline, substance chimique de synthèse plus aromatique et plus "arrondie" que lavanilline mais qui ne se trouve pas dans l'arôme naturel de vanille, peut être utilisée commearôme artificiel de vanille.

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CHO

OH

OC2H5

Signalons aussi, comme arômes artificiels :

- le 3-méthyl 3-phényl glycidate d'éthyle substance capable à elle seule de simuler trèsefficacement l'arôme de fraise (l'un des arômes naturels les plus complexes - plusieurscentaines de composants - hydrocarbures, alcools, composés carbonylés, acides, esters,etc - sans CIC)

H3C O H

COOC2H5

noter que seul l'isomère (2R, 3R) est actif, les autres; arôme faible, non spécifique.

- le nitro-benzène (amande amère), connu depuis longtemps

NO2

- ainsi que l'acétate de cyclohexyle qui constitue un "ananas" assez bien réussi.

CH3COO

Du point de vue légal, l'ordonnance sur les additifs ne donne pas de liste positive d'arômesmais renvoie aux listes de substances aromatisantes autorisées du Conseil de l'Europe.

Applications: confiserie, biscuiterie, desserts, glaces, boissons..

3.3 Saveur et additifs modifiant la saveur

3.3.1 La saveur

Seconde composante de la flaveur, la saveur est une propriété associée à des sitesrécepteurs qui se trouvent sur la langue

- stimuli: agents non volatils

- sites récepteurs: papilles gustatives avec protéines réceptrices plus ou moinsspécifiques dans les membranes cellulaires (Dastoli et Price, 1966, sites de lasaveur sucrée ?)

- 3/21 -


- mécanisme de l'interaction encore mal connu, mais il est certain que l'énergied'interaction stimulus-récepteur est faible, et les interactions toujours réversibles,mais plus ou moins rapidement

- la saveur peut être rationalisée (plus ou moins complètement) par une approchecombinatoire, toute saveur = association de 4 saveurs de base, avec des sites plusou moins bien localisés sur la langue:

- sucrée (zone antérieure centrale de la langue, pointe)- salée (zones antérieures latérales)- acide (zones médianes/postérieures latérales)- amère (zone postérieure centrale)

avec des sensibilités de nos perceptions qui paraissent être variables:

- 0,5 % saccharose- 0,25 % NaCl- 0,007 % HCl- 0,0016 % chlorhydrate de quinine

- saveurs secondaires qui échappent à cette analyse combinatoire:

- alcaline (HO-)- astringente (tannins, borax, sels de Zn)- fraîche (menthol)- brûlante (poivre, piment, gingembre)- métallique (sels de Fe, Cu)

Une relation structure-saveur a été montrée dans de nombreux cas (substances salées,sucrées, acides..).

- 3/22 -


L'appréciation objective de la saveur est difficile, il n'existe pratiquement aucune approcheinstrumentale; par contre, l'intensité et la qualité des saveurs peuvent être appréciées parl'examen organoleptique (dégustation, avec divers protocoles pour objectiver au mieux, p.ex.: test triangulaire), emploi d'un jargon complexe

Exemple: jargon utilisé pour le vin rouge

3.3.2 Les additifs qui modifient la saveur

3.3.2.1 Les édulcorants

Les édulcorants sont des composés chimiques ne rentrant pas dans le groupe des hydratesde carbone, qui possèdent une saveur sucrée notablement supérieure à celle dusaccharose, mais qui, en regard de leur pouvoir édulcorant, n'ont aucune valeur nutritive(ou très faible).

En effet, si l’on compare les fsac (facteur saccharose = pouvoir sucrant d’une solution

aqueuse d’édulcorant à 10%, par définition f sac = 1,00 pour le saccharose), on observe :

- entre hydrates de carbone/polyols, différences peu significatives, au plus rapport 3 : 1 (1,1 pour fructose : 0,4 pour lactose)

- très élevés pour les édulcorants (30 à 300)

Les édulcorants sont soit des produits de synthèse (édulcorants artificiels) soit des produitsextraits de végétaux (édulcorants naturels).

- 3/23 -


Les édulcorants artificiels:

Saccharine

SN

O

O O

Na+

K+

Ca++/2

fsac = env. 320

H NH SO3-

Cyclamate

Na+

K+

Ca++/2

fsac = env. 35

Aspartame

CH2

CH

NH

COOCH3

COCHH3N+

CH2-OOC

fsac = 100 - 200

Acesulfame-K

N-O

CH3

O

OO

S

fsac = 90 - 200

K+

- saccharine: saveur sucrée de la saccharine [fsac = env. 320] seulement sous

forme ionisée (sels de Na ou de K), en effet :

SN

O

O O

R

R = Me, Et, -CH2-CH2-Br

insipides

SN

O

O O

CH3

H

fsac = 200

modification mineurede la distributionélectronique

SN

O

O O

O2NH

très amer

modification majeurede la distributionélectronique

DJA de la saccharine de 0-2,5 mg/kg corp., très couramment utilisée, bon marché,stable à la cuisson, en milieu acide, mais arrière-goût métallique-amer-chimique peuplaisant, souvent associée à:

- cyclamate [fsac = env. 35], DJA 0-4 mg/kg corp., avec son pouvoir édulcorant

moindre, toxicologiquement plus défavorable. Interdit aux USA et en Grande-Bretagne dès 1969, après un seul de test de cancérogénicité positif, qui n'a jamais

- 3/24 -


pu être reproduit, remplacé dans ces pays - et ailleurs aussi par deux édulcorants desaveurs plus plaisantes:

- aspartame (CanderelR, NutrasweetR) [fsac = 133 (100 à 340 selon teneur en

saccharose du témoin)], saveur très proche de celle du saccharose, très bien toléré[sauf par ceux qui souffrent de phénylcétonurie, intolérance à l'acide aminé L-phe],mais peu stable en milieu aqueux acide:

aspartame ----> ----> ----> L-asp + L-phe + CH3-OH

N

N O

O CH2

CH2

H

H

COOH

Phdicétopipérazide

(pas de propriétés toxiques)

- acésulfame-K (introduit en Suisse en 1984 seulement) [fsac = 90-200], DJA de 0-9

mg/kg corp., de saveur plaisante et bien toléré, pas encore très couramment utilisé

- DHC (dihydrochalcones) de la naringine et de la néohespéridine:

la naringine et la néohespéridine sont des flavonoïdes (glycosides de flavanones):agents amers (très intenses parfois) des agrumes, dont:

naringine (disaccharide = néohespéridose = rhamnosyl-(1,2)-glucose, R1 =

H, R2 = OH), constituant amer du grapefruit [ou pamplemousse] (Citrus

paradisi), très forte amertume, env. 20 % de celle de la quinine.HCl au moins

naringine :néohespéridine :hespéridine :

R1 = H R2 = OH x = 2R1 = OH R2 = OCH3 x = 2R1 = OH R2 = OCH3 x = 6

Oα-L-rhamnose-(1-x)-D-glucose-β-O

OH O

R1

R2

HO-

néohespéridine (disaccharide = néohespéridose, R1 = OH, R2 = OCH3),

constituant amer de l'orange amère [de Séville] (Citrus aurantium)

mais

hespéridine même structure que la néohespéridine, sauf liaison rhamnose-(1,6)-glucose = rutinose, dans l'orange douce (Citrus sinensis): saveur neutre

- 3/25 -


la conversion des glycosides de flavanones amers en dihydrochalcones (DHC)sucrées se fait en deux étapes:

- ouverture du cycle en milieu alcalin- réduction de la double liaison

OH O

O

glurha

OH

R1

R2

naringine/néohespéridine

HO-

OH O

O

glurha

OH R2

R1

H2/ Pd

DHC

DHC de naringine: saveur sucrée très intense (même intensité que lasaccharine), DHC de néohespéridine: saveur sucrée 20 fois plus intense que cellede la saccharine [en cours d'évaluation toxicologique comme édulcorantalimentaire], saveurs pures, lentes à se manifester mais rémanentes (gommes àmâcher.

Les édulcorants naturels:

- produits naturels assez prometteurs:

- thaumatine (autorisée en Suisse en 1984), protéine de 207 ac. aminés(env. 20 kdal), fsac = env. 2'000 - 2'500, extraite(s) [I et II] du fruit du

Thaumatococcus daniellii (Afrique occidentale). Saveur liée à unemodification de perception (?), avec effet renforçateur de saveur (?), maisévidemment ne résiste ni à la chaleur ni aux acides.

- monelline protéine du fruit Dioscoreophyllum cumminsii avec un fsac = env.

3'000, masse moléculaire de 11,5 kdal, constituée de 2 peptides (A et B) nonliés de manière covalente. Saveur lente à apparaître et à disparaître, sansintérêt pratique.

- aussi glycosides complexes de Stevia rebaudiana, plante originaired'Amérique du sud, cultivée en Extrême-Orient, avec son stévioside [fsac =

env. 300] (sucré avec arrière-goût amer un peu déplaisant) et sesrebaudiosides [fsac = env. 400 pour le A] (arrière-goût moins prononcé) plus

plaisants. Commercialisés au Japon.

- 3/26 -


HO

HOHH

H

H O

CH2OH

O

CH2OH

OH

H

H H

H

OH

OH

OH

H

O

CH2

H3C

COH3C

OCH2OH

OH

H

H HOH

OH

HHO

(1) Stevioside (fsac = env. 250 - 300)

HO

HOHH

H

H O

CH2OH

O

CH2OH

OH

H

H H

H

OH

OH

H

O

CH2

H3C

COH3C

O

O

H

OH

OH HH

H

H O

CH2OH

CH2OH

OH

H

H HOH

OH

HHO

(2) Rebaudioside (fsac = env. 350 - 450)

HO

- à citer encore la glycyrrhizine [fsac = 100] de la racine de réglisse

(Glycyrrhiza glabra), à saveur particulière et à structure stéroïdique, avec uneactivité cortisonique jugée inadmissible, pas autorisée comme édulcorant

OCOOH

OH

OHHO

O

O COOH

OH

OH

O

O

H3C

H CH3

H3C

CH3

CH3 CH3

H

CH3

COOH

H

Acide Glycyrrhiziquecomme sel de Ca, K

2x ac. glucuronique

- 3/27 -


Applications: exclusivement aliments diététiques et spéciaux destinés à une alimentation sans sucre (denrées à calories réduites).

3.3.2.2. Les acides

Les acides sont des additifs très couramment utilisés, qui en plus de l'acidité apportent auxdenrées qui les contiennent une nuance de saveur.

- les acides organiques présentent des nuances de saveur complémentaires suivantes:

ac. tartrique (raisin, vin) "dure" E 334

HOOC-CH(OH)-CH(OH)-COOH

ac. malique (fruits pas mûrs, "vert" E 296 vin non rétrogradé) - CO2

HOOC-CH2-CH(OH)-COOH ------>

ac. lactique (rétrogradation malo- "neutre" E 270 lactique dans le vin, fermentations lactiques [yogourts, choucroute, "pickles"]

CH3-CH(OH)-COOH

ac. acétique "vinaigre" (E 260) ou ingrédient

ac. citrique (additif dans les "frais" E 330 conserves de fruits/légumes)

HOOC-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-COOH

N.B.: aussi antioxydant (effet synergique)

ac. oxalique (rhubarbe) "très vert" (toxique)

ac. phosphorique ("Coca-Cola") H3PO4 E 338

Dans la même catégorie d’additifs, on trouve des bases et des sels utilisés commeneutralisants ou complexants, citons:

- carbonates de Ca, Na ou NH4- bicarbonate de Na- hydroxyde de Ca- phosphates de Na et de K..

Applications:

- acides: boissons, confitures, desserts, confiserie, biscuiterie, fruits et légumes traités

- 3/28 -


- bases et sels: sirops, crème, crèmes glacées, soupes, produits laitiers, préparations de viande...

3.3.2.3 Les substances amères

- quinine (alcaloïde de l'écorce de quinquina), saveur très appréciée dans les boissons de type "tonic" ("Indian Water", "Bitter Lemon"), saveur perceptible à partir de 16 mg/l, utilisable (CH) comme additif à une teneur maximale de 80 mg/l (en chlorhydrate), sapide seulement sous forme protonée

N

CH3O

CH

OH

CH N+

H

CH2

CH2

CHCH2 CH-CH=CH2

CH2

- caféine, amère mais plus modérément que la quinine (seuil de perception 0,8 - 1,2 mmole/l), aussi stimulant du système nerveux central, de la circulation sanguine et de la respiration

- théobromine, aussi une substance amère mais qui n'est pas utilisée comme additif

N

NN

NH3C

O

O

CH3

CH3

12 3 4

56 7 8

9

1,3,7-triméthyl xanthine

Caféine

N

NN

N

O

O

CH3

CH3

H1

2 3 4

56 7 8

9

3,7-diméthyl xanthine

Théobromine

- naringine et néohespéridine (voir édulcorants)à noter que dans la technologie des jus d'agrumes, on se débarrasse des constituants amères par voie enzymatique: action d'une α-rhamnosidase et d'une ß- glucosidase (mélange):

naringine ------> naringénine + rhamnose + glucose (aglycone insipide)

3.3.2.4 Les exhausteurs de la saveur

Les exhausteurs de la saveur sont des substances organiques qui, sans avoir une saveurpropre prononcée, ont néanmoins la propriété d'accentuer la saveur et le goût des denrées.

- 3/29 -


Pour les saveurs de produits de viandes (plats salés, en général):

- sel monosodique de l'acide glutamique (MSG = monosodium glutamate), seulementla forme L, seulement le monoanion (- zwitterion), déjà connu pour ses propriétés en1908 (Ikeda, Japon), isolé de l'algue Laminaria japonica utilisée pour rehausser lasaveur des soupes. Très utilisé aujourd'hui [extrait des hydrolysats de protéines deblé, de soja, des hydrolysats de caséine, comme sous-produit de l'extraction dusucre de la betterave]. Principe actif des "condiments", "aromates", "sauce de soja".Utilisé à raison de 0,2 à 0,5 % habituellement dans les préparations de viandes,préparations pour soupes, bouillons, sauces, etc.

Consommé en trop grande quantité, peut induire le fameux "syndrome de la cuisinechinoise" (somnolence, maux de tête et d'estomac, raideur des articulations) de peude gravité et réversible.

- 5'-nucléotides 5'-inosinate (IMP) et 5'-guanylate (GMP) sous forme de dianions, monophosphate en position 5'- sur le ribose seule active (isomères 2'-et 3'- inactifs), seulement ribosides (désoxy-2 ribosides inactifs), seulement nucléotides avec -OH en position 6 du cycle purine.

Propriétés analogues à celles du MSG, plus actifs par un facteur 10 - 20 (utilisés àraison de 75 - 500 mg/kg = 0,0075 à 0,05 %, avec des effets complémentairesqualifiés de "fraîcheur", "naturel", impression d'une augmentation de la viscositépour les denrées liquides, plus de "corps".

synergie très nette pour les associations de MSG avec IMP ou GMP

CH2

CH2

CH COO-H3N+

COO-

Na+ sel monosodique de l'acide glutamique MSG

2 Na+

ou2 K+

ouCa++

C C

C

O

CH H

HH

OH OH

CH2OP

O-

O-

O

5'

OH

HN

C

CC

CN

C

N

X N

6

5'-inosinate (X = H)

5'-guanylate (X = NH2)

- 3/30 -


Applications: bouillons, potages, sauces, plats cuisinés..

Pour les saveurs sucrées:

C

CO

C

CC

O

OH

CH3

H

Hmaltol

- maltol (cf. Maillard), amplification des saveurs sucrées avec une saveur propre"caramel", utilisé à raison de 5 à 75 mg/kg, permet de réduire la proportion de sucre(de 15 %) dans le chocolat, confitures, biscuits, etc. Peut aussi masquer la saveuramère de produits tels que le houblon, le cola. Formé "naturellement" dans lesprocessus de Maillard. C'est aussi un antioxydant (structure réductone).

- éthyl-maltol (groupe Et- à la place de Me-) est un arôme artificiel (à déclarer comme tel), effet 4 à 6 fois plus marqué, emploi limité à 50 mg/kg denrée prête à la consommation, cf. listes Conseil de l'Europe, MSDA.

- 3/31 -


Parenthèse Transformation biologique: cas des organismes génétiquement modifiés(OGM)

Un cas particulièrement intéressant de « amélioration » de la saveur d’un légume - tomate -a été obtenu par modification génétique et non pas par adjonction d’un additif.Il s’agit de la « Flavr Savr Tomatoe » de Calgene, qui est le premier organismegénétiquement modifié mis dans le commerce (USA - 1992).

En quoi consiste les OGM, comment les détecter ? Sujet de cette parenthèse.

Rappels

L’ADN (acide déoxyribonlucéique) est une suite de 4 nucléotides, formés chacun d’unebase (purique: adénine A ou guanine G, ou pyrimidique: cytosine C ou thymine T), d’unsucre (le déoxyribose) et d’acide phosphorique.

L’ADN existe dans le noyau des cellules sous forme d’une hélice formée de 2 brins liés parponts hydrogène entre les bases A et T d’une part et C et G d’autre part.

N

N

NH2

N

NH

Adénine

N

NHN

HN

H2N

o

Guanine

NH

N

o

NH2

Cytosine Thymine

NHo

HN

O

CH3

OHOH2C OH

OH

1'2'

OHOH2C OH

OH OH

1'2'3'

4'

5'

Uracile

NHo

O

HN

123

45

6

5' 3'

O

P

O-O

O

H2CO

O

P

O-O

O

H2CO

OH

3'

3'Brin 1

Base

O

OH

Base

Base

BaseBase

O

P

O-O

O

H2CO

5'

O

P

O

O

O-

CH2

O

P

O

O

O-

CH2O

O

P

O

O

O-

CH2O

Base

5'Brin opposé 2

A T

C G

A T

- 3/32 -


Un gène est une portion d’ADN qui « code » pour une protéine bien définie (protéine destructure, enzyme, hormone, anticorps, récepteurs).

Cette synthèse se fait en deux étapes: d’abord la transcription (écartement des 2 brinsd’ADN, transcription du gène en ARN messager) puis la traduction (lecture du mARN dansles ribosomes et assemblage des acides aminés par l’intermédiaire des ARN de transfertselon le code génétique - 3 nucléotides ou codon pour un acide aminé).Remarque : l’ARN (acide ribonucléique) diffère de l’ADN par le sucre - ribose au lieu dedéoxyribose - et une base pyrimidique - uracile au lieu de thymine.

Gène

A un gène est toujours lié un « promoteur » qui initie la synthèse de la protéine et un« terminateur » qui la stoppe.

Un OGM est un organisme (bactérie, levure, végétal ou animal) dont le génome a étémodifié par inhibition d’un gène ou adjonction d’un gène étranger.

Un exemple d’OGM : le RR-soja ou Round-up Ready soja - soja tolérant à l’herbicideglyphosate (principe actif du Round-Up voir schéma page suivante).

le glyphosate est un herbicide de synthèse qui peut être confondu par l’enzyme EPSPS de la plante avec le phosphoénolpyruvate au niveau de la synthèse des acides aminés, qui ainsi est perturbée d’où l’effet herbicide obtenu.

Pour que le soja devienne résistant à l’herbicide, il faut qu’il ait un enzyme EPSPS qui ne fasse pas la confusion entre le phosphoénolpyruvate et le glyphosate, donc qu’il possède dans son génome un gène capable de synthétiser un tel enzyme.

Ce gène a été trouvé dans une bactérie du sol - Agrobacterium tumefaciens - et il a été introduit par génie génétique dans le génome du soja (coupure par enzymes de restriction, introduction dans une plasmide et transfert du plasmide dans la plante par la méthode biolistique).

Le gène introduit se compose de la partie principale - CP4EPSPS - qui synthétise l’enzyme, du CTP séquence nécessaire pour le transport de l’enzyme dans les chloroplaste, du promoteur - 35S provenant d’un virus végétal et du terminateur -NOS- provenant d’une bactérie. Le tout fait environ 2200 nucléotides.

- 3/33 -


Principe d’action du glyphosate

Phosphoénolpyruvate Erythrose-4-phosphate+

O

HHO H

H

OH

COO-

P

Shikimate-5-phosphate

O- P

O

O

O-

C

CH2

COO- Phosphoénolpyruvate

Glyphosate (Roundup)N-(phosphonométyl)glycine

O- P

O

O-

C

H

H

N

H

C

H

H

COO-

P

COO-

HHHO

H

OO C

CH2

COO-

3-énolpyruvyl-shikimate-5-phosphate

Chorismate

Phénylalanine Tyrosine Tryptophane

Détection du soja OGM par Polymérase Chain Reaction (PCR)

- Principe de la PCR

La PCR est basée sur la propriété de réplication de l’ADN c’est à dire de se dédoubler. LaPCR est une réplication partielle et répétitive in vitro.

L’ADN extrait de la denrée est additionnée de:- 2 amorces (primers) qui sont des oligonucléotides (env. 20 nucl.) qui correspondent au début et à la fin de la séquence recherchée dans le génome- des 4 nucléotides nécessaires pour la synthèse- d’un enzyme qui catalyse cette synthèse à haute température (polymérase)

- 3/34 -


Le tout est mis dans un appareil qui exécute une programme cyclique de température. Uncycle correspond à 3 étapes

- dénaturation de l’ADN à 94°C- fixation des amorces à 40 - 65°C- synthèse de la séquence recherchée à 72°C

Programme de température de l’appareil PCR et opérations correspondantes

Au premier cycle de l’amplification, l’ADN est répliqué à partir des amorces hybridées dechaque côté de la séquence cible.

A partir des cycles suivants, seule la séquence cycle est amplifiée.

- 3/35 -


Cycles 0 à 4 de l’amplification par PCR

La quantité d’ADN correspondant à la séquence cible double donc à chaque cycle et enfaisant une quarantaine de cycles, cette quantité est suffisante pour être séparée parélectrophorèse sur gel d’agarose.

- 3/36 -


- PCR spécifique du RR-soja

Ainsi pour détecter le RR-soja et le différencier du soja « normal », on a choisi commeséquence cible une portion de 509 nucléotides, située à la fin du gène CP4EPSPS et ledébut du promoteur. Cette séquence est unique et ne peut donc pas être trouvée dans dusoja non modifié.

Les amorces ajoutées RR01 et RR02 correspondent au début et à la fin de la séquencecible.

Après amplification par PCR, le fragment de 509 nucléotides forme une bande biendistincte sur le gel, identifiée par comparaison au fragment obtenu avec un RR-soja decontrôle.

- 3/37 -


Pour confirmer la détection de l’OGM, il est encore possible de faire une seconde PCR surle fragment déjà synthétisé lors de la première, avec 2 nouvelles amorces RR04 et RR05qui donnent cette fois un fragment plus petit de 180 nucléotides. Cette technique appeléedouble-PCR (nested PCR) permet d’éviter les éventuels résultats faux positifs.

Fin de la parenthèse.

3.4 Texture et additifs modifiant la texture

3.4.1 La texture (ou consistance)

Une denrée est soit liquide, semi-solide (ou semi-liquide) ou solide.

Au niveau de la recherche et développement de l’industrie agro-alimentaire, l’appréciationde cette consistance est le domaine complexe de la rhéologie.

La rhéologie consiste principalement à étudier les propriétés de viscosité dynamique et deviscoélasticité des substrats étudiés.

- la viscosité dynamique η est la mesure du rapport entre la force de cisaillement σ observée et la contrainte appliquée à la denrée

technique: système de mesure cylindrique ou cône-plan, application d'un gradient de rotation γ (contrainte) et mesure de la force de cisaillement

σ (Pa) η (Pa.s) = γ (s-1)

Grossièrement, on rencontre deux cas:

- les produits newtoniens (ex. eau, solutions sucrées, miels...) pour lesquels la relation entre σ et γ est linéraire

- et les produits rhéofluidisants (ketchup, mayonnaise...), pour lesquels la viscositén'est pas linéaire. Ces derniers sont caractérisés par un indice de consistance k et un indice de comportement à l’écoulement (n = log σ/log γ); de plus, ils présentent généralement un seuil d’écoulement.- la viscoélasticité est une mesure qui permet d’évaluer pour un produit semi-solide la part de viscosité (fluide) et la part d'élasticité (solide)technique: système de mesure cône-plan avec méthode d'oscillation (application d'un gradient de rotation sinusoïdal et mesure du déphasage de la force de cisaillement)

Dans le cas plus simple du contrôle de la texture des denrées produites, on se limitera àdes mesures simples adaptées au produit à contrôler.

- 3/38 -


Ces mesures pourront être par exemple:

- pour les denrées plus ou moins liquides, un test de viscosité:

- mesure de l'écoulement dans un capillaire au moyen d'un viscosimètre d'Ostwald (ne convient pas pour les fluides non newtoniens, si ce n'est pour des mesures grossières)

- mesure de la vitesse de chute d'une sphère de métal pour les liquides de viscosité élevée

- mesure directe de la viscosité dynamique au moyen d'un viscosimètre à rotation (mesures précises, aussi pour les liquides non newtoniens)

- pour les denrées plus ou moins solides, un test de pénétration (mesure dela profondeur de pénétration de divers poinçons dans la masse de la denrée- pénétrométrie)

- mesures de compression, couplées dans certains cas avec la mesure duliquide libéré par compression (fruits, légumes)

- mesures de résistance à la rupture par traction et de l'élasticité au moyend'un extensomètre (pâte boulangère, gomme à mâcher..)

Il existe enfin divers appareils ou techniques spécifiques d'un aliment particulier. Parexemple, les appareils appelés "alvéographe, amylographe, extensographe oufarinographe" utilisés spécifiquement dans le domaine des céréales et produits de lamouture.

3.4.2 Les additifs qui modifient la texture

3.4.2.1 Les émulsifiants

Les émulsifiants sont des substances organiques tensio-actives qui rendent possible oufacilitent l'homogénéisation dans les denrées alimentaires de plusieurs constituants nonmiscibles, et forment ainsi des émulsions stables.

La propriété émulsifiante est due à la présence dans la même molécule de fractionsrespectivement lipo- et hydro-philes.

- 3/39 -


CH

CH2 O CO R1

CH2 O P O CH2 CH2 N+(CH3)3

O

O-

OCOR2

partie hydrophile

partie lipophile

- lécithines (E 322), aussi antioxydant, utilisé comme tel (E 322)

- mono- et di-glycérides (E 471)

- esters d'acides gras du saccharose (E 473), du sorbitol (hexitol), des sorbitanes(éthers cycliques obtenus par traitement du sorbitol avec des acides gras enprésence de NaOH ou H2SO4 à 180-250°):

O

HO

OH

OH

CH2 O

C=O

R

1 5

O

HO OH

CH

OH

CH2 O C R

O1

4

Les caractéristiques des émulsifiants sont qualifiées par la valeur HLB hydrophilic-lipophilic-balance, malaisée à mesurer.

Applications ménagères (mayonnaise) et industrielles (chocolat, margarines, cacaoinstantané, crèmes glacées, sauces, desserts, etc.).

Méthodes d'analyse

- lécithine: méthode enzymatique- mono et di-glycérides: méthodes des matières grasses

3.4.2.2 Les agents gélifiants et épaississants (AGE)

Les AGE sont des substances (le plus souvent organiques hydrophiles) qui ont la propriétéde former, avec les denrées alimentaires, des solutions ou des suspensions visqueuses oudes gels élastiques et stables. Ces agents ont généralement un effet stabilisant sur lesmélanges hétérogènes.

Ils sont très nombreux et d'origine diverses:

- végétale terrestre: amidons et dérivéspectinesfarines et gommescellulose et ses dérivés

- végétale marine: gélose (agar-agar)alginatescarraghénanes

- animale: gélatine

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A part la gélatine, se sont tous des polysaccharides, formés de l'association d'hexoses, depentoses et d'acides uroniques.

Sucres constitutifs des agents gélifiants et épaississants

Hexoses Pentoses Méthyl-pentoses

Acides uroniques

Produit

Amidon +++Gélose +++Carraghénane +++Farine de grainesde caroubes

++ +++

Farine de guar +++ +++Alginates (+) (+) +++ +Pectines + + + + + +++Gomme arabique +++ ++ + +Gomme adragante + + +++ ++ (+) + +++Gomme dexanthane

++ ++ +

Farine des grainesdu tamarinier

+++ ++ ++ (+)

Farine de konjak +++ +++Carboxyméthyl-cellulose

+++

Méthylcellulose + et divers méthylglucoses, ne se prête à l'identification qu'en l'absence d'autresAGE

Applications: - épaississants: desserts, biscuits, sauces soupes..- gélifiants: confitures, gelées, flans..- stabilisants: confiserie, boissons, mayonnaise, crèmes glacées

3.4.2.3 Autres additifs modifiant la texture

- antiagglomérants

Les antiagglomérants pourraient aussi être classés dans les agents de texture; en effet, cesont des substances ajoutées aux denrées hygroscopiques, généralement sous forme depoudre, aux fins d'en empêcher l'agglomération ou d'en maintenir la fluidité; ils agissentcomme barrière.

Les plus utilisés:

- ferrocyanure de K, K4[Fe(CN)6] 5 mg/kg dans le sel- stéarates Ca, Mg, Al (E 470)- carbonates Ca, Mg (E 170) 10 mg/kg dans le sucre- silicates Ca, Mg

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- agents humectants: utilisés surtout dans les articles de biscuiterie pour éviter undessèchement et assurer ainsi une texture moelleuseexemples: glycérol (E 422), sorbitol (E 420), propylène glycol..

- liants: paraffine, stéarine, gélatine, amidon...par exemple pour assurer la cohésion dans le sucre en tablettes, tout en permettant unedispersion et dissolution rapides des petits cristaux dans la boisson à sucrer (café, thé).

proprietes sensorielles des denrees et leurs … · - "espace des couleurs" défini avec...

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